JP2021055433A - ショベル - Google Patents

Abstract

【課題】ショベルを利用して一連の作業を繰り返し行わせる場合の安全性を向上させることが可能な技術を提供する。【解決手段】本開示の一実施形態に係るショベル１００は、一連の掘削作業を構成する掘削動作、ブーム上げ旋回動作、排土動作、及びブーム下げ旋回動作のそれぞれに対応する複数の動作区間ごとに、動作が制限される部位が設定される。例えば、掘削動作区間では、上部旋回体３の旋回動作が制限され、ブーム上げ旋回動作区間では、ブーム４の下げ動作、アーム５の開閉動作、及びバケット６の開閉動作が制限され、排土動作区間では、上部旋回体３の旋回動作、ブーム４の下げ動作、アーム５の閉じ動作、及びバケット６の閉じ動作が制限され、ブーム下げ旋回動作では、ブーム４の上げ動作が制限される。【選択図】図７

Description

本開示は、ショベルに関する。

例えば、ショベルは、土砂の掘削動作やダンプトラックへの土砂の排出動作を含む掘削作業のように、複数の動作区間で構成される一連の作業を繰り返し行う場合がある（特許文献１参照）。

特開２０１８−７１４３４号公報

しかしながら、ショベルに一連の作業を繰り返し行わせる場合、安全性の低下が懸念される。例えば、ショベルに搭乗するオペレータや外部から遠隔操作を行うオペレータは、一連の作業を繰り返しショベルに行わせていると、慣れや眠気等によって、操作ミス等を起こしてしまう可能性があるからである。

そこで、上記課題に鑑み、ショベルを利用して一連の作業を繰り返し行わせる場合の安全性を向上させることが可能な技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本開示の一実施形態では、
予め規定される複数の動作区間ごとに、動作が制限される部位が設定される、
ショベルが提供される。

上述の実施形態によれば、ショベルを利用して一連の作業を繰り返し行わせる場合の安全性を向上させることが可能な技術を提供することができる。

ショベルの側面図である。 ショベルの構成の一例を概略的に示すブロック図である。 ショベルの油圧システムの構成の一例を概略的に示す図である。 ショベルの油圧システムにおけるブームに関する操作系の構成部分の一例を示す図である。 ショベルの油圧システムにおけるバケットに関する操作系の構成部分の一例を示す図である。 ショベルの油圧システムにおける上部旋回体に関する操作系の構成部分の一例を示す図である。 ショベルの動作継続判定機能に関する構成の一例を示すブロック図である。 ショベルの掘削作業を構成する複数の動作（区間）を説明する図である。 掘削作業における動作区間ごとに設定される、被駆動要素の動作許否、動作区間の開始条件、及び動作区間の継続条件の一例を示す図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。

［ショベルの概要］
最初に、図１を参照して、本実施形態に係るショベル１００の概要について説明する。

図１は、本実施形態に係るショベル１００の側面図である。

本実施形態に係るショベル１００は、下部走行体１と、旋回機構２を介して旋回自在に下部走行体１に搭載される上部旋回体３と、アタッチメント（「作業機」とも称する）を構成するブーム４、アーム５、及び、バケット６と、キャビン１０とを備える。

下部走行体１は、左右一対のクローラが走行油圧モータ１Ｌ，１Ｒ（図２参照）でそれぞれ油圧駆動されることにより、ショベル１００を走行させる。つまり、駆動要素としての一対の走行油圧モータ１Ｌ，１Ｒは、それぞれ、被駆動要素としての左右のクローラを駆動する。

上部旋回体３は、旋回油圧モータ２Ａで油圧駆動されることにより、下部走行体１に対して旋回する。つまり、駆動要素としての旋回油圧モータ２Ａは、被駆動要素としての上部旋回体３を駆動する。

尚、上部旋回体３は、旋回油圧モータ２Ａの代わりに、電動機（以下、「旋回用電動機」）により電気駆動されてもよい。つまり、旋回用電動機は、旋回油圧モータ２Ａと同様、被駆動部としての上部旋回体３を駆動する駆動要素である。

ブーム４は、上部旋回体３の前部中央に俯仰可能に枢着され、ブーム４の先端には、アーム５が上下回動可能に枢着され、アーム５の先端には、エンドアタッチメントとしてのバケット６が上下回動可能に枢着される。ブーム４、アーム５、及びバケット６は、油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９によりそれぞれ油圧駆動される。

尚、バケット６は、エンドアタッチメントの一例であり、アーム５の先端には、作業内容等に応じて、バケット６の代わりに、他のエンドアタッチメント、例えば、法面用バケット、浚渫用バケット、ブレーカ等が取り付けられてもよい。

キャビン１０は、オペレータが搭乗する運転室であり、上部旋回体３の前部左側に搭載される。

ショベル１００は、キャビン１０に搭乗するオペレータの操作に応じて、下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びバケット６等の被駆動要素を動作させる。また、ショベル１００は、所定の外部装置のオペレータによって遠隔操作されてもよい。具体的には、ショベル１００は、当該外部装置から自機に搭載される通信装置Ｔ１を通じて受信されるオペレータの遠隔操作に対応する遠隔操作信号に応じて、下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びバケット６等の被駆動要素を動作させてもよい。

また、ショベル１００は、下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びバケット６等の被駆動要素の少なくとも一部を自動で動作させる機能（以下「自動運転機能」）を実現する。

自動運転機能には、オペレータの操作装置２６に対する操作や遠隔操作に応じて、操作対象の被駆動要素（油圧アクチュエータ）以外の被駆動要素（油圧アクチュエータ）を自動で動作させる機能（いわゆる「半自動運転機能」や「マシンコントロール機能」）が含まれてよい。また、自動運転機能には、オペレータの操作装置２６に対する操作や遠隔操作がない前提で、複数の被駆動要素（油圧アクチュエータ）の少なくとも一部を自動で動作させる機能（いわゆる「完全自動運転機能」）が含まれてよい。また、半自動運転機能や完全自動運転機能には、自動運転の対象の被駆動要素（油圧アクチュエータ）の動作内容が予め規定されるルールに従って自動的に決定される態様だけでなく、ショベル１００が自律的に各種の判断を行い、その判断結果に沿って、自律的に自動運転の対象の被駆動要素（油圧アクチュエータ）の動作内容が決定される態様（いわゆる「自律運転機能」）が含まれてよい。

［ショベルの構成］
次に、図１に加えて、図２を参照して、本実施形態に係るショベル１００の詳細な構成について説明する。

図２は、それぞれ、本実施形態に係るショベル１００の構成の一例を概略的に示す図である。

尚、図２において、機械的動力系、作動油ライン、パイロットライン、及び電気制御系は、それぞれ、二重線、実線、破線、及び点線で示されている。以下、図３、図４（図４Ａ〜図４Ｃ）についても同様である。

本実施形態に係るショベル１００の油圧駆動系は、上述の如く、複数の被駆動要素（下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びバケット６等）のそれぞれを駆動する複数の油圧アクチュエータを含む。複数の油圧アクチュエータには、下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びバケット６のそれぞれに対応する走行油圧モータ１Ｌ，１Ｒ、旋回油圧モータ２Ａ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９が含まれる。また、本実施形態に係るショベル１００の油圧駆動系は、エンジン１１と、レギュレータ１３と、メインポンプ１４と、コントロールバルブ１７とを含む。

エンジン１１は、油圧駆動系におけるメイン動力源であり、例えば、軽油を燃料とするディーゼルエンジンである。エンジン１１は、例えば、上部旋回体３の後部に搭載され、後述するコントローラ３０による直接或いは間接的な制御下で、予め設定される目標回転数で一定回転し、メインポンプ１４及びパイロットポンプ１５を駆動する。

レギュレータ１３は、メインポンプ１４の吐出量を制御する。例えば、レギュレータ１３は、コントローラ３０からの制御指令に応じて、メインポンプ１４の斜板の角度（傾転角）を調節する。レギュレータ１３は、例えば、後述の如く、レギュレータ１３Ｌ，１３Ｒを含む。

メインポンプ１４は、例えば、エンジン１１と同様、上部旋回体３の後部に搭載され、高圧油圧ラインを通じてコントロールバルブ１７に作動油を供給する。メインポンプ１４は、上述の如く、エンジン１１により駆動される。メインポンプ１４は、例えば、可変容量式油圧ポンプであり、上述の如く、コントローラ３０の制御下で、レギュレータ１３により斜板の傾転角が調節されることでピストンのストローク長が調整され、吐出流量（吐出圧）が制御される。メインポンプ１４は、例えば、後述の如く、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒを含む。

コントロールバルブ１７は、例えば、上部旋回体３の中央部に搭載され、オペレータの操作に応じて、或いは、ショベル１００の自動運転機能に対応する制御指令に応じて、油圧駆動系の制御を行う油圧制御装置である。コントロールバルブ１７は、上述の如く、高圧油圧ラインを介してメインポンプ１４と接続される。コントロールバルブ１７は、メインポンプ１４から供給される作動油を、操作装置２６の操作状態、遠隔操作信号の内容、或いは、ショベル１００の自動運転機能による制御指令に応じて、油圧アクチュエータ（走行油圧モータ１Ｌ，１Ｒ、旋回油圧モータ２Ａ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９）に選択的に供給する。コントロールバルブ１７は、メインポンプ１４から油圧アクチュエータのそれぞれに供給される作動油の流量及び流れる方向を制御する制御弁１７１〜１７６を含む。

制御弁１７１は、走行油圧モータ１Ｌに対応し、制御弁１７２は、走行油圧モータ１Ｒに対応し、制御弁１７３は、旋回油圧モータ２Ａに対応する。また、制御弁１７４は、バケットシリンダ９に対応し、制御弁１７５は、ブームシリンダ７に対応し、制御弁１７６は、アームシリンダ８に対応する。また、制御弁１７５は、例えば、後述の如く、制御弁１７５Ｌ，１７５Ｒを含み、制御弁１７６は、例えば、後述の如く、制御弁１７６Ｌ，１７６Ｒを含む。制御弁１７１〜１７６の詳細は、後述する（図３参照）。

本実施形態に係るショベル１００の操作系は、パイロットポンプ１５と、操作装置２６とを含む。また、ショベル１００の操作系は、ショベル１００の自動運転機能（マシンコントロール機能）に関する構成として、比例弁３１と、減圧用比例弁３３とを含む。

パイロットポンプ１５は、例えば、上部旋回体３の後部に搭載され、パイロットラインを介して比例弁３１等の各種油圧機器にパイロット圧を供給する。パイロットポンプ１５は、例えば、固定容量式油圧ポンプであり、上述の如く、エンジン１１により駆動される。

操作装置２６は、キャビン１０の操縦席付近に設けられ、オペレータがショベル１００の被駆動部（下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、バケット６等）の操作を行うための操作入力手段である。換言すれば、操作装置２６は、オペレータがそれぞれの被駆動部を駆動する油圧アクチュエータ（即ち、走行油圧モータ１Ｌ，１Ｒ、旋回油圧モータ２Ａ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９等）の操作を行うための操作入力手段である。

図２に示すように、操作装置２６は、例えば、その操作内容に対応する電気信号（以下、「操作信号」）を出力する電気式であり、操作信号は、コントローラ３０に入力される。そして、コントローラ３０は、操作信号に対応する制御指令を比例弁３１に出力することにより、比例弁３１からコントロールバルブ１７に、操作装置２６の操作内容に応じたパイロット圧が供給される。これにより、コントロールバルブ１７は、操作装置２６に対するオペレータの操作内容に応じたショベル１００の動作を実現させることができる。操作装置２６は、例えば、アーム５（アームシリンダ８）を操作するレバー装置を含む。また、操作装置２６は、例えば、ブーム４（ブームシリンダ７）、バケット６（バケットシリンダ９）、上部旋回体３（旋回油圧モータ２Ａ）のそれぞれを操作するレバー装置２６Ａ〜２６Ｃを含む（図４Ａ〜図４Ｃ参照）。また、操作装置２６は、例えば、下部走行体１の左右一対のクローラ（走行油圧モータ１Ｌ，１Ｒ）のそれぞれを操作するレバー装置やペダル装置を含む。

尚、コントロールバルブ１７内の制御弁１７１〜１７６は、コントローラ３０からの制御指令により直接駆動される電磁ソレノイド式スプール弁であってもよい。また、操作装置２６は、パイロットポンプ１５から供給される作動油を用いて、その操作内容に対応するパイロット圧を出力する油圧パイロット式であってもよい。この場合、操作装置２６には、パイロットラインを通じてパイロットポンプ１５から作動油が供給され、その操作内容に応じたパイロット圧が二次側のパイロットラインに出力されると共に、シャトル弁を介してコントロールバルブ１７に供給される。

比例弁３１は、パイロットポンプ１５とコントロールバルブ１７とを接続するパイロットラインに設けられ、その流路面積（作動油が通流可能な断面積）を変更可能に構成される。比例弁３１は、コントローラ３０から入力される制御指令に応じて動作する。これにより、コントローラ３０は、操作装置２６から入力される操作信号や外部装置から受信される遠隔操作信号に応じて、オペレータの操作内容に応じたパイロット圧を、比例弁３１を介し、コントロールバルブ１７内の対応する制御弁のパイロットポートに作用させることができる。また、コントローラ３０は、オペレータの操作がされていない場合であっても、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を、比例弁３１を介し、コントロールバルブ１７内の対応する制御弁のパイロットポートに供給できる。比例弁３１は、例えば、後述の如く、比例弁３１ＡＬ，３１ＡＲ，３１ＢＬ，３１ＢＲ，３１ＣＬ，３１ＣＲを含む。

尚、操作装置２６が油圧パイロット式である場合、比例弁３１の二次側のパイロットラインは、上述のシャトル弁を介してコントロールバルブ１７に接続される。この場合、シャトル弁からコントロールバルブ１７に供給されるパイロット圧は、操作装置２６から出力される操作内容に応じたパイロット圧と、比例弁３１から出力される操作装置２６の操作内容と関係のない所定のパイロット圧とのうちの高い方である。

減圧用比例弁３３は、比例弁３１とコントロールバルブ１７との間のパイロットラインに配置される。減圧用比例弁３３は、コントローラ３０から入力される制御指令に応じて動作する。これにより、コントローラ３０は、周辺情報取得装置（例えば、空間認識装置Ｓ６の出力）に基づき、油圧アクチュエータの減速或いは停止の制動動作が必要と判断した場合、パイロットラインの作動油をタンクへ排出しパイロット圧を減圧させることができる。そのため、コントローラ３０は、比例弁３１の状態にかかわらず、コントロールバルブ１７内の制御弁のスプールを中立方向へ移動させることができる。そのため、減圧用比例弁３３は、制動特性を高めたい場合に有効である。減圧用比例弁３３は、例えば、後述の如く、減圧用比例弁３３ＡＬ，３３ＡＲ，３３ＢＬ，３３ＢＲ，３３ＣＬ，３３ＣＲを含む。

尚、操作装置２６が油圧パイロット式である場合、減圧用比例弁３３は、省略されてもよい。

本実施形態に係るショベル１００の制御系は、吐出圧センサ２８と、コントローラ３０と、表示装置４０と、入力装置４２と、音出力装置４３と、記憶装置４７とを含む。また、本実施形態に係るショベル１００の制御系は、ブーム角度センサＳ１と、アーム角度センサＳ２と、バケット角度センサＳ３と、機体傾斜センサＳ４と、旋回状態センサＳ５と、空間認識装置Ｓ６と、測位装置Ｐ１と、通信装置Ｔ１とを含む。

吐出圧センサ２８は、メインポンプ１４の吐出圧を検出する。吐出圧センサ２８により検出された吐出圧に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。吐出圧センサ２８は、例えば、後述の如く、吐出圧センサ２８Ｌ，２８Ｒを含む。

コントローラ３０（制御装置の一例）は、例えば、キャビン１０内に設けられ、ショベル１００に関する各種制御を行う。コントローラ３０は、その機能が任意のハードウェア、或いは、任意のハードウェア及びソフトウェアの組み合わせにより実現されてよい。例えば、コントローラ３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリ装置、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の不揮発性の補助記憶装置、及び入出力に関するインタフェース装置等を含むコンピュータを中心に構成される。また、コントローラ３０は、例えば、ＣＰＵと連動する、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit），ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit），ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等の高速演算回路を含んでもよい。コントローラ３０は、例えば、補助記憶装置にインストールされる各種プログラムをＣＰＵ上で実行することにより各種機能を実現する。

例えば、コントローラ３０は、オペレータ等の所定操作により予め設定される運転モード等に基づき、目標回転数を設定し、エンジン１１を一定回転させる駆動制御を行う。

また、例えば、コントローラ３０は、必要に応じてレギュレータ１３に対して制御指令を出力し、メインポンプ１４の吐出量を変化させる。

また、例えば、コントローラ３０は、例えば、オペレータによるショベル１００の手動操作をガイド（案内）するマシンガイダンス機能に関する制御を行う。また、コントローラ３０は、例えば、オペレータによるショベル１００の手動操作を自動的に支援するマシンコントロール機能に関する制御を行う。コントローラ３０は、マシンガイダンス機能及びマシンコントロール機能に関する機能部として、マシンガイダンス部５０を含む。

尚、コントローラ３０の機能の一部は、他のコントローラ（制御装置）により実現されてもよい。即ち、コントローラ３０の機能は、複数のコントローラにより分散される態様で実現されてもよい。例えば、マシンガイダンス機能及びマシンコントロール機能は、専用のコントローラ（制御装置）により実現されてもよい。

表示装置４０は、キャビン１０内の着座したオペレータから視認し易い場所に設けられ、コントローラ３０の制御下で、各種情報画像を表示する。表示装置４０は、例えば、空間認識装置Ｓ６としてのカメラの出力（画像情報）に基づくショベル１００の周囲の様子を表す画像（以下、「周囲画像」）を表示する。表示装置４０は、例えば、液晶ディスプレイや有機ＥＬ（Electroluminescence）ディスプレイ等である。

入力装置４２は、キャビン１０内の着座したオペレータから手が届く範囲に設けられ、オペレータによる各種操作入力を受け付け、操作入力に応じた信号をコントローラ３０に出力する。入力装置４２は、例えば、表示装置４０のディスプレイに実装されるタッチパネル、レバー装置２６Ａ〜２６Ｃ等のレバー部の先端に設けられるノブスイッチ、表示装置４０の周囲に設置されるボタンスイッチ、レバー、トグル、回転ダイヤル等を含んでよい。入力装置４２に対する操作内容に対応する信号は、コントローラ３０に取り込まれる。

音出力装置４３は、例えば、キャビン１０内に設けられ、コントローラ３０の制御下で、所定の音（例えば、ブザー音や音声等）を出力する。音出力装置４３は、例えば、スピーカやブザー等である。音出力装置４３は、コントローラ３０からの音声出力指令に応じて各種情報を音として出力する。

記憶装置４７は、例えば、キャビン１０内に設けられ、コントローラ３０の制御下で、各種情報を記憶する。記憶装置４７は、例えば、半導体メモリ等の不揮発性の記憶媒体である。記憶装置４７は、例えば、ショベル１００の動作中に各種機器が出力する情報を記憶してもよいし、ショベル１００の動作が開始される前に各種機器を介して取得される情報を記憶してもよい。また、記憶装置４７は、例えば、通信装置Ｔ１等を介して取得される、或いは、入力装置４２等を通じて設定される目標施工面に関するデータを記憶していてもよい。目標施工面に関するデータは、ショベル１００のオペレータにより設定（保存）されてもよいし、施工管理者等により設定されてもよい。

ブーム角度センサＳ１は、ブーム４に取り付けられ、ブーム４の姿勢角度、例えば、ブーム４の上部旋回体３に対する俯仰角度（以下、「ブーム角度」）を検出する。ブーム角度センサＳ１は、例えば、ロータリエンコーダ、加速度センサ、６軸センサ、ＩＭＵ（Inertial Measurement Unit：慣性計測装置）等を含んでよい。また、ブーム角度センサＳ１は、可変抵抗器を利用したポテンショメータ、ブーム角度に対応する油圧シリンダ（ブームシリンダ７）のストローク量を検出するシリンダセンサ等を含んでもよい。以下、アーム角度センサＳ２、バケット角度センサＳ３についても同様である。ブーム角度センサＳ１によるブーム角度に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。

アーム角度センサＳ２は、アーム５に取り付けられ、アーム５の姿勢角度、例えば、アーム５のブーム４に対する回動角度（以下、「アーム角度」）を検出する。アーム角度センサＳ２によるアーム角度に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。

バケット角度センサＳ３は、バケット６に取り付けられ、バケット６の姿勢角度、例えば、バケット６のアーム５に対する回動角度（以下、「バケット角度」）を検出する。バケット角度センサＳ３によるバケット角度に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。

機体傾斜センサＳ４は、水平面に対する機体（上部旋回体３或いは下部走行体１）の傾斜状態を検出する。機体傾斜センサＳ４は、例えば、上部旋回体３に取り付けられ、上部旋回体３の前後方向及び左右方向の２軸回りの傾斜角度（以下、「前後傾斜角」及び「左右傾斜角」）を検出する。機体傾斜センサＳ４は、例えば、ロータリエンコーダ、加速度センサ、６軸センサ、ＩＭＵ等を含んでよい。機体傾斜センサＳ４による傾斜角度（前後傾斜角及び左右傾斜角）に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。

旋回状態センサＳ５は、上部旋回体３に取り付けられ、上部旋回体３の旋回状態に関する検出情報を出力する。旋回状態センサＳ５は、例えば、上部旋回体３の旋回角速度や旋回角度を検出する。旋回状態センサＳ５は、例えば、ジャイロセンサ、レゾルバ、ロータリエンコーダ、加速度センサ、６軸センサ、ＩＭＵ等を含んでよい。

尚、機体傾斜センサＳ４に３軸回りの角速度を検出可能なジャイロセンサ、６軸センサ、ＩＭＵ等が含まれる場合、機体傾斜センサＳ４の検出信号に基づき上部旋回体３の旋回状態（例えば、旋回角速度）が検出されてもよい。この場合、旋回状態センサＳ５は、省略されてよい。

空間認識装置Ｓ６は、ショベル１００の周囲の三次元空間に存在する物体を認識し、空間認識装置Ｓ６或いはショベル１００から認識された物体までの距離等の位置関係を測定（演算）するための情報を取得する。また、空間認識装置Ｓ６は、取得する情報に基づき、ショベル１００の周囲の物体の認識、及び認識された物体と空間認識装置Ｓ６或いはショベル１００との位置関係の測定自体を実施してもよい。空間認識装置Ｓ６は、例えば、超音波センサ、ミリ波レーダ、単眼カメラ、ステレオカメラ、ＬＩＤＡＲ（Light Detecting and Ranging）、距離画像センサ、赤外線センサ等を含みうる。本実施形態では、空間認識装置Ｓ６は、キャビン１０の上面前端に取り付けられた前方認識センサＳ６Ｆ、上部旋回体３の上面後端に取り付けられた後方認識センサＳ６Ｂ、上部旋回体３の上面左端に取り付けられた左方認識センサＳ６Ｌ、及び、上部旋回体３の上面右端に取り付けられた右方認識センサＳ６Ｒを含む。また、上部旋回体３の上方の空間に存在する物体を認識する上方認識センサがショベル１００に取り付けられていてもよい。

空間認識装置７０は、ショベル１００の周囲に設定された所定領域内の所定物体を検知するように構成されていてもよい。即ち、空間認識装置７０は、物体の種類、位置、及び形状等の少なくとも一つを識別できるように構成されていてもよい。例えば、空間認識装置７０は、人と人以外の物体とを区別できるように構成されていてもよい。また、空間認識装置７０は、ショベル１００の周囲の地形の種類を特定できるように構成されていてもよい。地形の種類は、例えば、穴、傾斜面、又は河川等である。また、空間認識装置７０は、障害物の種類を特定できるように構成されていてもよい。障害物の種類には、例えば、電線、電柱、人、動物、車両、作業機材、建設機械、建造物、及び柵等が含まれうる。また、空間認識装置７０は、車両としてのダンプトラックの種類又はサイズ等を特定できるように構成されていてもよい。また、空間認識装置７０は、ヘルメット、安全ベスト、及び作業服等の少なくとも一つを認識することにより、人を検知するように構成されていてもよい。また、空間認識装置７０は、ヘルメット、安全ベスト、及び作業服等の少なくとも一つにある所定の識別情報（例えば、マーク、ＱＲコード（登録商標））等を認識することにより、人を検知するように構成されていてもよい。

尚、空間認識装置Ｓ６に単眼カメラやステレオカメラ等の撮像装置が含まれる場合、撮像装置の出力（撮像画像）は、表示装置４０に入力され、表示装置４０を介して、コントローラ３０に入力されてもよい。

測位装置Ｐ１は、ショベル１００（上部旋回体３）の位置を測定する。測位装置Ｐ１は、例えば、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）モジュールであり、上部旋回体３の位置を検出し、上部旋回体３の位置に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。

通信装置Ｔ１は、所定の通信回線に接続し、外部機器（例えば、後述の管理装置２００）と通信を行う。所定の通信回線には、例えば、基地局を末端とする移動体通信網、通信衛星を利用する衛星通信網、インターネット網等が含まれうる。また、所定の通信回線には、例えば、ＷｉＦｉやブルートゥース（登録商標）等の近距離通信に関する通信規格に準拠する近距離通信回線が含まれてもよい。

マシンガイダンス部５０は、マシンガイダンス機能に関するショベル１００の制御を実行する。また、マシンガイダンス部５０は、マシンコントロール機能に関するショベル１００の制御を実行する。詳細は、後述する。

［ショベルの油圧システム］
次に、図３、図４（図４Ａ〜図４Ｃ）を参照して、本実施形態に係るショベル１００の油圧システムについて説明する。

＜駆動系の構成部分＞
図３は、本実施形態に係るショベル１００の油圧システムの構成の一例を概略的に示す図である。

尚、図３において、機械的動力系、作動油ライン、パイロットライン、及び電気制御系は、図２の場合と同様、それぞれ、二重線、実線、破線、及び点線で示されている。

ショベル１００の油圧システムにおいて、油圧アクチュエータを駆動する駆動系の油圧回路は、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒのそれぞれから、センタバイパス油路４０Ｌ，４０Ｒ、パラレル油路４２Ｌ，４２Ｒを経て作動油タンクまで作動油を循環させる。

センタバイパス油路４０Ｌは、メインポンプ１４Ｌを起点として、コントロールバルブ１７内に配置される制御弁１７１，１７３，１７５Ｌ，１７６Ｌを順に通過し、作動油タンクに至る。

センタバイパス油路４０Ｒは、メインポンプ１４Ｒを起点として、コントロールバルブ１７内に配置される制御弁１７２，１７４，１７５Ｒ，１７６Ｒを順に通過し、作動油タンクに至る。

制御弁１７１は、メインポンプ１４Ｌから吐出される作動油を走行油圧モータ１Ｌへ供給し、且つ、走行油圧モータ１Ｌが吐出する作動油を作動油タンクに排出させるスプール弁である。

制御弁１７２は、メインポンプ１４Ｒから吐出される作動油を走行油圧モータ１Ｒへ供給し、且つ、走行油圧モータ１Ｒが吐出する作動油を作動油タンクへ排出させるスプール弁である。

制御弁１７３は、メインポンプ１４Ｌから吐出される作動油を旋回油圧モータ２Ａへ供給し、且つ、旋回油圧モータ２Ａが吐出する作動油を作動油タンクへ排出させるスプール弁である。

制御弁１７４は、メインポンプ１４Ｒから吐出される作動油をバケットシリンダ９へ供給し、且つ、バケットシリンダ９内の作動油を作動油タンクへ排出させるスプール弁である。

制御弁１７５Ｌ，１７５Ｒは、それぞれ、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒが吐出する作動油をブームシリンダ７へ供給し、且つ、ブームシリンダ７内の作動油を作動油タンクへ排出させるスプール弁である。

制御弁１７６Ｌ，１７６Ｒは、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒが吐出する作動油をアームシリンダ８へ供給し、且つ、アームシリンダ８内の作動油を作動油タンクへ排出させる。

制御弁１７１，１７２，１７３，１７４，１７５Ｌ，１７５Ｒ，１７６Ｌ，１７６Ｒは、それぞれ、パイロットポートに作用するパイロット圧に応じて、油圧アクチュエータに給排される作動油の流量を調整したり、流れる方向を切り換えたりする。

パラレル油路４２Ｌは、センタバイパス油路４０Ｌと並列的に、制御弁１７１，１７３，１７５Ｌ，１７６Ｌにメインポンプ１４Ｌの作動油を供給する。具体的には、パラレル油路４２Ｌは、制御弁１７１の上流側でセンタバイパス油路４０Ｌから分岐し、制御弁１７１，１７３，１７５Ｌ，１７６Ｒのそれぞれに並列してメインポンプ１４Ｌの作動油を供給可能に構成される。これにより、パラレル油路４２Ｌは、制御弁１７１，１７３，１７５Ｌの何れかによってセンタバイパス油路４０Ｌを通る作動油の流れが制限或いは遮断された場合に、より下流の制御弁に作動油を供給できる。

パラレル油路４２Ｒは、センタバイパス油路４０Ｒと並列的に、制御弁１７２，１７４，１７５Ｒ，１７６Ｒにメインポンプ１４Ｒの作動油を供給する。具体的には、パラレル油路４２Ｒは、制御弁１７２の上流側でセンタバイパス油路４０Ｒから分岐し、制御弁１７２，１７４，１７５Ｒ，１７６Ｒのそれぞれに並列してメインポンプ１４Ｒの作動油を供給可能に構成される。パラレル油路４２Ｒは、制御弁１７２，１７４，１７５Ｒの何れかによってセンタバイパス油路４０Ｒを通る作動油の流れが制限或いは遮断された場合に、より下流の制御弁に作動油を供給できる。

レギュレータ１３Ｌ，１３Ｒは、それぞれ、コントローラ３０の制御下で、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの斜板の傾転角を調節することによって、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出量を調節する。

吐出圧センサ２８Ｌは、メインポンプ１４Ｌの吐出圧を検出し、検出された吐出圧に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。吐出圧センサ２８Ｒについても同様である。これにより、コントローラ３０は、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出圧に応じて、レギュレータ１３Ｌ，１３Ｒを制御することができる。

センタバイパス油路４０Ｌ，４０Ｒにおいて、最も下流にある制御弁１７６Ｌ，１７６Ｒのそれぞれと作動油タンクとの間には、ネガティブコントロール絞り（以下、「ネガコン絞り」）１８Ｌ，１８Ｒが設けられる。これにより、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒにより吐出された作動油の流れは、ネガコン絞り１８Ｌ，１８Ｒで制限される。そして、ネガコン絞り１８Ｌ、１８Ｒは、レギュレータ１３Ｌ，１３Ｒを制御するための制御圧（以下、「ネガコン圧」）を発生させる。

ネガコン圧センサ１９Ｌ，１９Ｒは、それぞれ、ネガコン絞り１８Ｌ，１８Ｒで発生するネガコン圧を検出し、検出されたネガコン圧に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。

コントローラ３０は、吐出圧センサ２８Ｌ，２８Ｒにより検出されるメインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出圧に応じて、レギュレータ１３Ｌ，１３Ｒを制御し、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出量を調節してよい。例えば、コントローラ３０は、メインポンプ１４Ｌの吐出圧の増大に応じて、レギュレータ１３Ｌを制御し、メインポンプ１４Ｌの斜板傾転角を調節することにより、吐出量を減少させてよい。レギュレータ１３Ｒについても同様である。これにより、コントローラ３０は、吐出圧と吐出量との積で表されるメインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吸収馬力がエンジン１１の出力馬力を超えないように、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの全馬力制御を行うことができる。

また、コントローラ３０は、ネガコン圧センサ１９Ｌ，１９Ｒにより検出されるネガコン圧に応じて、レギュレータ１３Ｌ，１３Ｒを制御することにより、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出量を調節してよい。例えば、コントローラ３０は、ネガコン絞り１８Ｌのネガコン圧が大きいほどメインポンプ１４Ｌの吐出量を減少させ、ネガコン絞り１８Ｌのネガコン圧が小さいほどメインポンプ１４Ｌの吐出量を増大させる。また、コントローラ３０は、ネガコン絞り１８Ｒのネガコン圧が大きいほどメインポンプ１４Ｒの吐出量を減少させ、ネガコン絞り１８Ｒのネガコン圧が小さいほどメインポンプ１４Ｒの吐出量を増大させる。

具体的には、ショベル１００における油圧アクチュエータが何れも操作されていない待機状態（図３に示す状態）の場合、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒから吐出される作動油は、センタバイパス油路４０Ｌ，４０Ｒを通ってネガコン絞り１８Ｌ、１８Ｒに至る。そして、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒから吐出される作動油の流れは、ネガコン絞り１８Ｌ，１８Ｒの上流で発生するネガコン圧を増大させる。その結果、コントローラ３０は、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出量を許容最小吐出量まで減少させ、吐出した作動油がセンタバイパス油路４０Ｌ，４０Ｒを通過する際の圧力損失（ポンピングロス）を抑制する。

一方、何れかの油圧アクチュエータが操作された場合、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒから吐出される作動油は、操作対象の油圧アクチュエータに対応する制御弁を介して、操作対象の油圧アクチュエータに流れ込む。また、何れかの油圧アクチュエータが自動運転機能によって動作する場合についても同様である。そして、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒから吐出される作動油の流れは、ネガコン絞り１８Ｌ，１８Ｒに至る量を減少或いは消失させ、ネガコン絞り１８Ｌ，１８Ｒの上流で発生するネガコン圧を低下させる。その結果、コントローラ３０は、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出量を増大させ、操作対象の油圧アクチュエータに十分な作動油を循環させ、操作対象の油圧アクチュエータを確実に駆動させることができる。

＜操作系の構成部分＞

図４Ａ〜図４Ｃは、本実施形態に係るショベル１００の油圧システムのうちの操作系に関する構成部分の一例を概略的に示す図である。具体的には、図４Ａは、ブーム４に関する操作系の構成部分の一例を示す図である。また、図４Ｂは、バケット６に関する操作系の構成部分の一例を示す図である。また、図４Ｃは、上部旋回体３に関する操作系の構成部分の一例を示す図である。

尚、ショベル１００が遠隔操作される場合、図４Ａ〜図４Ｃのレバー装置２６Ａ〜２６Ｃが通信装置Ｔ１に置換され、コントローラ３０には、通信装置Ｔ１から遠隔操作の内容に対応する遠隔操作信号が取り込まれる。

図４Ａに示すように、レバー装置２６Ａは、オペレータがブーム４（ブームシリンダ７）を操作するために用いられる。レバー装置２６Ａは、その操作内容（例えば、操作方向及び操作量）に応じた電気信号（操作信号）をコントローラ３０に出力する。

コントローラ３０には、操作装置２６の操作量（例えば、レバー装置２６Ａ〜２６Ｃの傾倒角度）に応じた比例弁３１への制御電流との対応関係が予め設定されている。操作装置２６に含まれる個々のレバー装置（レバー装置２６Ａ〜２６Ｃ等）のそれぞれに対応する比例弁３１は、設定された対応関係に基づき制御される。

比例弁３１ＡＬは、コントローラ３０から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁３１ＡＬは、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を利用して、コントローラ３０から入力される制御電流に応じたパイロット圧を制御弁１７５Ｌの右側のパイロットポートと制御弁１７５Ｒの左側のパイロットポートとに出力する。これにより、比例弁３１ＡＬは、制御弁１７５Ｌの右側のパイロットポート及び制御弁１７５Ｒの左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を調整することができる。例えば、コントローラ３０からレバー装置２６Ａに対するブーム４の上げ方向の操作（以下、「ブーム上げ操作」）に対応する制御電流が入力されることで、比例弁３１ＡＬは、レバー装置２６Ａにおける操作内容（操作量）に応じたパイロット圧を制御弁１７５Ｌの右側のパイロットポートと制御弁１７５Ｒの左側のパイロットポートに作用させることができる。また、レバー装置２６Ａの操作内容に依らず、コントローラ３０から所定の制御電流が入力されることで、比例弁３１ＡＬは、レバー装置２６Ａにおける操作内容と関係なく、制御弁１７５Ｌの右側のパイロットポートと制御弁１７５Ｒの左側のパイロットポートとにパイロット圧を作用させることができる。

比例弁３１ＡＲは、コントローラ３０から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁３１ＡＲは、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を利用して、コントローラ３０から入力される制御電流に応じたパイロット圧を制御弁１７５Ｒの右側のパイロットポートに出力する。これにより、比例弁３１ＡＲは、制御弁１７５Ｒの右側のパイロットポートに作用するパイロット圧を調整することができる。例えば、コントローラ３０からレバー装置２６Ａに対するブーム４の下げ方向の操作（以下、「ブーム下げ操作」）に対応する制御電流が入力されることで、比例弁３１は、レバー装置２６Ａにおける操作内容（操作量）に応じたパイロット圧を制御弁１７５Ｒの右側のパイロットポートに作用させることができる。また、レバー装置２６Ａの操作内容に依らず、コントローラ３０から所定の制御電流が入力されることで、比例弁３１は、レバー装置２６Ａにおける操作内容と関係なく、制御弁１７５Ｒの右側のパイロットポ/を介して、制御弁１７５Ｌの右側のパイロットポートと制御弁１７５Ｒの左側のパイロットポートにその操作内容に応じたパイロット圧を作用させる。また、レバー装置２６Ａは、ブーム下げ操作がされた場合に、操作方向及び操作量に応じた操作信号をコントローラ３０に出力し、コントローラ３０及び比例弁３１ＡＲを介して、制御弁１７５Ｒの右側のパイロットポートにその操作内容に応じたパイロット圧を作用させる。

このように、比例弁３１ＡＬ，３１ＡＲは、コントローラ３０の制御下で、レバー装置２６Ａの操作状態に応じて、制御弁１７５Ｌ、１７５Ｒを任意の弁位置で停止できるように、二次側に出力するパイロット圧を調整することができる。また、比例弁３１ＡＬ，３１ＡＲは、コントローラ３０の制御下で、レバー装置２６Ａの操作状態に依らず、制御弁１７５Ｌ、１７５Ｒを任意の弁位置で停止できるように、二次側に出力するパイロット圧を調整することができる。

減圧用比例弁３３ＡＬは、比例弁３１ＡＬと、制御弁１７５Ｌの右側のパイロットポート及び制御弁１７５Ｒの左側のパイロットポートとの間のパイロットラインに配置される。コントローラ３０は、例えば、上述の如く、ブーム４（ブームシリンダ７）の減速或いは停止の制動動作が必要と判断した場合、当該パイロットラインの作動油をタンクへ排出することでパイロット圧を減圧させる。これにより、比例弁３１ＡＬの状態にかかわらず、制御弁１７５Ｌ，１７５Ｒのスプールを中立方向へ移動させることができる。そのため、減圧用比例弁３３ＡＬは、ブーム４の上げ方向への動作に対する制動特性を高めたい場合に有効である。

尚、本実施形態では、ショベル１００が減圧用比例弁３３ＡＬを必ずしも備える必要はなく、省略されてもよい。以下、他の減圧用比例弁３３（減圧用比例弁３３ＡＲ，３３ＢＬ，３３ＢＲ，３３ＣＬ，３３ＣＲ等）についても同様である。

減圧用比例弁３３ＡＲは、比例弁３１ＡＲと、制御弁１７５Ｒの右側のパイロットポートとの間のパイロットラインに配置される。コントローラ３０は、例えば、上述の如く、ブーム４（ブームシリンダ７）の減速或いは停止の制動動作が必要と判断した場合、当該パイロットラインの作動油をタンクへ排出することでパイロットラインを減圧させる。これにより、比例弁３１ＡＲの状態にかかわらず、制御弁１７５Ｒのスプールを中立方向へ移動させることができる。そのため、減圧用比例弁３３ＡＲは、ブーム４の下げ方向への動作に対する制動特性を高めたい場合に有効である。

尚、コントローラ３０は、減圧用比例弁３３ＡＬを制御する代わりに、比例弁３１ＡＲを制御することによって、ブーム上げ操作に対応するブームシリンダ７の動作を強制的に抑制させたり停止させたりしてもよい。この場合、比例弁３１ＡＲの二次側のパイロットラインは、制御弁１７５Ｒの右側のパイロットポートだけでなく、制御弁１７５Ｌの左側のパイロットポートにも接続される。例えば、コントローラ３０は、ブーム上げ操作が行われる場合に、比例弁３１ＡＲを制御し、比例弁３１ＡＲから制御弁１７５Ｌ，１７５Ｒのブーム下げ側のパイロットポートに作用させてよい。これにより、比例弁３１ＡＬから制御弁１７５Ｌ，１７５Ｒのブーム上げ側のパイロットポートに作用するパイロット圧に対抗する形で、制御弁１７５Ｌ，１７５Ｒのブーム下げ側のパイロットポートにパイロット圧が作用する。そのため、コントローラ３０は、制御弁１７５Ｌ，１７５Ｒを強制的に中立位置に近づけて、ブーム上げ操作に対応するブームシリンダ７の動作を抑制させたり停止させたりすることができる。同様に、コントローラ３０は、減圧用比例弁３３ＡＲを制御する代わりに、比例弁３１ＡＬを制御することによって、ブーム下げ操作に対応するブームシリンダ７の動作を強制的に抑制させたり停止させたりしてもよい。

コントローラ３０は、オペレータによるブーム上げ操作に対応する操作信号や遠隔操作信号に応じて、比例弁３１ＡＬを制御する。これにより、コントローラ３０は、オペレータによるブーム上げ操作の内容（操作量）に応じたパイロット圧を制御弁１７５Ｌの右側のパイロットポート及び制御弁１７５Ｒの左側のパイロットポートに供給させることができる。また、コントローラ３０は、オペレータによるブーム下げ操作に対応する操作信号や遠隔操作信号に応じて、比例弁３１ＡＲを制御する。これにより、コントローラ３０は、オペレータによるブーム下げ操作の内容（操作量）に応じたパイロット圧を制御弁１７５Ｒの右側のパイロットポートに供給させることができる。即ち、コントローラ３０は、レバー装置２６Ａや通信装置Ｔ１から入力される操作信号や遠隔操作信号に応じて、比例弁３１ＡＬ，３１ＡＲを制御し、オペレータの操作内容に応じたブーム４の上げ下げの動作を実現することができる。

また、コントローラ３０は、オペレータによるブーム上げ操作とは無関係に、比例弁３１ＡＬを制御し、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を、制御弁１７５Ｌの右側のパイロットポート及び制御弁１７５Ｒの左側のパイロットポートに供給させることができる。また、コントローラ３０は、オペレータによるブーム下げ操作とは無関係に、比例弁３１ＡＲを制御し、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を、制御弁１７５Ｒの右側のパイロットポートに供給できる。即ち、コントローラ３０は、ブーム４の上げ下げの動作を自動制御することができる。

図４Ｂに示すように、レバー装置２６Ｂは、オペレータがバケット６（バケットシリンダ９）を操作するために用いられる。レバー装置２６Ｂは、その操作内容（例えば、操作方向及び操作量）に応じた操作信号をコントローラ３０に出力する。

比例弁３１ＢＬは、コントローラ３０から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁３１ＢＬは、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を利用して、コントローラ３０から入力される制御電流に応じたパイロット圧を制御弁１７４の左側のパイロットポートに出力する。これにより、比例弁３１ＢＬは、制御弁１７４の左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を調整することができる。例えば、コントローラ３０からレバー装置２６Ｂに対するバケット６の閉じ方向の操作（以下、「バケット閉じ操作」）に対応する制御電流が入力されることで、比例弁３１ＢＬは、レバー装置２６Ｂにおける操作内容（操作量）に応じたパイロット圧を制御弁１７４の左側のパイロットポートに作用させることができる。また、レバー装置２６Ｂの操作内容に依らず、コントローラ３０から所定の制御電流が入力されることで、比例弁３１ＢＬは、レバー装置２６Ｂにおける操作内容と関係なく、制御弁１７４の左側のパイロットポートにパイロット圧を作用させることができる。

比例弁３１ＢＲは、コントローラ３０が出力する制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁３１ＢＲは、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を利用して、コントローラ３０から入力される制御電流に応じたパイロット圧を制御弁１７４の右側のパイロットポートに出力する。これにより、比例弁３１ＢＲは、制御弁１７４の右側のパイロットポートに作用するパイロット圧を調整することができる。例えば、コントローラ３０からレバー装置２６Ｂに対するバケット６の開き方向の操作（以下、「バケット開き操作」）に対応する制御電流が入力されることで、比例弁３１ＢＲは、レバー装置２６Ｂにおける操作内容（操作量）に応じたパイロット圧を制御弁１７４の右側のパイロットポートに作用させることができる。また、レバー装置２６Ｂの操作内容に依らず、コントローラ３０から所定の制御電流が入力されることで、比例弁３１ＢＲは、レバー装置２６Ｂにおける操作内容と関係なく、制御弁１７４の右側のパイロットポートにパイロット圧を作用させることができる。

このように、比例弁３１ＢＬ，３１ＢＲは、コントローラ３０の制御下で、レバー装置２６Ｂの操作状態に応じて、制御弁１７４を任意の弁位置で停止できるように、二次側に出力するパイロット圧を調整することができる。また、比例弁３１ＢＬ，３１ＢＲは、レバー装置２６Ｂの操作状態に依らず、制御弁１７４を任意の弁位置で停止できるように、二次側に出力するパイロット圧を調整することができる。

減圧用比例弁３３ＢＬは、比例弁３１ＢＬと、制御弁１７４の左側のパイロットポートとの間のパイロットラインに配置される。コントローラ３０は、例えば、バケット６（バケットシリンダ９）の減速或いは停止の制動動作が必要と判断した場合、当該パイロットラインの作動油をタンクへ排出することでパイロット圧を減圧させる。これにより、比例弁３１ＢＬの状態にかかわらず、制御弁１７４のスプールを中立方向へ移動させることができる。そのため、減圧用比例弁３３ＢＬは、バケット６の閉じ方向への動作に対する制動特性を高めたい場合に有効である。

減圧用比例弁３３ＢＲは、比例弁３１ＢＲと、制御弁１７４の右側のパイロットポートとの間のパイロットラインに配置される。コントローラ３０は、例えば、バケット６（バケットシリンダ９）の減速或いは停止の制動動作が必要と判断した場合、当該パイロットラインの作動油をタンクへ排出することでパイロットラインを減圧させる。これにより、比例弁３１ＢＲの状態にかかわらず、制御弁１７４のスプールを中立方向へ移動させることができる。そのため、減圧用比例弁３３ＢＲは、バケット６の開き方向への動作に対する制動特性を高めたい場合に有効である。

尚、コントローラ３０は、減圧用比例弁３３ＢＬを制御する代わりに、比例弁３１ＢＲを制御することによって、バケット閉じ操作に対応するバケットシリンダ９の動作を強制的に抑制させたり停止させたりしてもよい。例えば、コントローラ３０は、バケット閉じ操作が行われる場合に、比例弁３１ＢＲを制御し、比例弁３１ＢＲから制御弁１７４のバケット開き側のパイロットポートに作用させてよい。これにより、比例弁３１ＢＬから制御弁１７４のバケット閉じ側のパイロットポートに作用するパイロット圧に対抗する形で、制御弁１７４のバケット開き側のパイロットポートにパイロット圧が作用する。そのため、コントローラ３０は、制御弁１７４を強制的に中立位置に近づけて、バケット閉じ操作に対応するバケットシリンダ９の動作を抑制させたり停止させたりすることができる。同様に、コントローラ３０は、減圧用比例弁３３ＢＲを制御する代わりに、比例弁３１ＢＬを制御することによって、バケット開き操作に対応するバケットシリンダ９の動作を強制的に抑制させたり停止させたりしてもよい。

コントローラ３０は、オペレータによるバケット閉じ操作に対応する操作信号や遠隔操作信号に応じて、比例弁３１ＢＬを制御する。これにより、コントローラ３０は、オペレータによるバケット閉じ操作の内容（操作量）に応じたパイロット圧を制御弁１７４の左側のパイロットポートに供給させることができる。また、コントローラ３０は、オペレータによるバケット開き操作に対応する操作信号や遠隔操作信号に応じて、比例弁３１ＢＲを制御する。これにより、コントローラ３０は、オペレータによるバケット開き操作の内容（操作量）に応じたパイロット圧を制御弁１７４の右側のパイロットポートに供給させることができる。即ち、コントローラ３０は、レバー装置２６Ｂや通信装置Ｔ１から入力される操作信号や遠隔操作信号に応じて、比例弁３１ＢＬ，３１ＢＲを制御し、オペレータの操作内容に応じたバケット６の開閉動作を実現することができる。

また、コントローラ３０は、オペレータによるバケット閉じ操作とは無関係に、比例弁３１ＢＬを制御し、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を、制御弁１７４の左側のパイロットポートに供給させることができる。また、コントローラ３０は、オペレータによるバケット開き操作とは無関係に、比例弁３１ＢＲを制御し、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を、制御弁１７４の右側のパイロットポートに供給させることができる。即ち、コントローラ３０は、バケット６の開閉動作を自動制御することができる。

図４Ｃに示すように、レバー装置２６Ｃは、オペレータが上部旋回体３（旋回油圧モータ２Ａ）を操作するために用いられる。レバー装置２６Ｃは、その操作内容（例えば、操作方向及び操作量）に応じた操作信号をコントローラ３０に出力する。

比例弁３１ＣＬは、コントローラ３０から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁３１ＣＬは、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を利用して、コントローラ３０から入力される制御電流に応じたパイロット圧を制御弁１７３の左側のパイロットポートに出力する。これにより、比例弁３１ＣＬは、制御弁１７３の左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を調整することができる。例えば、コントローラ３０からレバー装置２６Ｃに対する上部旋回体３の左方向の旋回操作（以下、「左旋回操作」）に対応する制御電流が入力されることで、比例弁３１ＣＬは、レバー装置２６Ｃにおける操作内容（操作量）に応じたパイロット圧を制御弁１７３の左側のパイロットポートに作用させることができる。また、レバー装置２６Ｃの操作内容に依らず、コントローラ３０から所定の制御電流が入力されることで、比例弁３１ＣＬは、レバー装置２６Ｃにおける操作内容と関係なく、制御弁１７３の左側のパイロットポートにパイロット圧を作用させることができる。

比例弁３１ＣＲは、コントローラ３０が出力する制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁３１ＣＲは、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を利用して、コントローラ３０から入力される制御電流に応じたパイロット圧を制御弁１７３の右側のパイロットポートに出力する。これにより、比例弁３１ＣＲは、制御弁１７３の右側のパイロットポートに作用するパイロット圧を調整することができる。例えば、コントローラ３０からレバー装置２６Ｃに対する上部旋回体３の右方向の旋回操作（以下、「右旋回操作」）に対応する制御電流が入力されることで、比例弁３１ＣＲは、レバー装置２６Ｃにおける操作内容（操作量）に応じたパイロット圧を制御弁１７３の右側のパイロットポートに作用させることができる。また、レバー装置２６Ｃの操作内容に依らず、コントローラ３０から所定の制御電流が入力されることで、比例弁３１ＣＲは、レバー装置２６Ｃにおける操作内容と関係なく、制御弁１７３の右側のパイロットポートにパイロット圧を作用させることができる。

このように、比例弁３１ＣＬ，３１ＣＲは、コントローラ３０の制御下で、レバー装置２６Ｃの操作状態に応じて、制御弁１７３を任意の弁位置で停止できるように、二次側に出力するパイロット圧を調整することができる。また、比例弁３１ＣＬ，３１ＣＲは、レバー装置２６Ｃの操作状態に依らず、制御弁１７３を任意の弁位置で停止できるように、二次側に出力するパイロット圧を調整することができる。

減圧用比例弁３３ＣＬは、比例弁３１ＣＬと、制御弁１７３の左側のパイロットポートとの間のパイロットラインに配置される。コントローラ３０は、例えば、上部旋回体３（旋回油圧モータ２Ａ）の減速或いは停止の制動動作が必要と判断した場合、当該パイロットラインの作動油をタンクへ排出することでパイロット圧を減圧させる。これにより、比例弁３１ＣＬの状態にかかわらず、制御弁１７３のスプールを中立方向へ移動させることができる。そのため、減圧用比例弁３３ＣＬは、上部旋回体３の左旋回動作に対する制動特性を高めたい場合に有効である。

減圧用比例弁３３ＣＲは、比例弁３１ＣＲと、制御弁１７３の右側のパイロットポートとの間のパイロットラインに配置される。コントローラ３０は、例えば、上部旋回体３（旋回油圧モータ２Ａ）の減速或いは停止の制動動作が必要と判断した場合、当該パイロットラインの作動油をタンクへ排出することでパイロットラインを減圧させる。これにより、比例弁３１ＣＲの状態にかかわらず、制御弁１７３のスプールを中立方向へ移動させることができる。そのため、減圧用比例弁３３ＣＲは、上部旋回体３の右旋回動作に対する制動特性を高めたい場合に有効である。

尚、コントローラ３０は、減圧用比例弁３３ＣＬを制御する代わりに、比例弁３１ＣＲを制御することによって、左旋回操作に対応する旋回油圧モータ２Ａの動作を強制的に抑制させたり停止させたりしてもよい。例えば、コントローラ３０は、左旋回操作が行われる場合に、比例弁３１ＣＲを制御し、比例弁３１ＣＲから制御弁１７３の右旋回側のパイロットポートに作用させてよい。これにより、比例弁３１ＣＬから制御弁１７３の左旋回側のパイロットポートに作用するパイロット圧に対抗する形で、制御弁１７３の右旋回側のパイロットポートにパイロット圧が作用する。そのため、コントローラ３０は、制御弁１７３を強制的に中立位置に近づけて、左旋回操作に対応する旋回油圧モータ２Ａの動作を抑制させたり停止させたりすることができる。同様に、コントローラ３０は、減圧用比例弁３３ＣＲを制御する代わりに、比例弁３１ＣＬを制御することによって、右旋回操作に対応する旋回油圧モータ２Ａの動作を強制的に抑制させたり停止させたりしてもよい。

コントローラ３０は、オペレータによる左旋回操作に対応する操作信号や遠隔操作信号に応じて、比例弁３１ＣＬを制御し、オペレータによる左旋回操作の内容（操作量）に応じたパイロット圧を制御弁１７３の左側のパイロットポートに供給させることができる。また、コントローラ３０は、オペレータによる右旋回操作に対応する操作信号や遠隔操作信号に応じて、比例弁３１ＣＲを制御し、オペレータによる右旋回操作の内容（操作量）に応じたパイロット圧を制御弁１７３の右側のパイロットポートに供給させることができる。即ち、コントローラ３０は、レバー装置２６Ｃや通信装置Ｔ１から入力される操作信号や遠隔操作信号に応じて、比例弁３１ＣＬ，３１ＣＲを制御し、オペレータの操作内容に応じた上部旋回体３の旋回動作を実現することができる。

また、コントローラ３０は、オペレータによる左旋回操作とは無関係に、比例弁３１ＣＬを制御し、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を、制御弁１７３の左側のパイロットポートに供給させることができる。また、コントローラ３０は、オペレータによる右旋回操作とは無関係に、比例弁３１ＣＲを制御し、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を、制御弁１７３の右側のパイロットポートに供給させることができる。即ち、コントローラ３０は、上部旋回体３の左右方向への旋回動作を自動制御することができる。

また、アーム５（アームシリンダ８）の操作系に関する構成部分や左側のクローラ（走行油圧モータ１Ｌ）及び右側のクローラ（走行油圧モータ１Ｒ）の操作に関する構成部分についても、ブーム４等の操作系に関する構成部分（図４Ａ〜図４Ｃ）と同様に構成されてよい。

［ショベルのマシンガイダンス機能及びマシンコントロール機能］
次に、図２に加え、図５を参照して、ショベル１００のマシンガイダンス機能及びマシンコントロール機能について説明する。

図５は、ショベル１００のマシンガイダンス機能及びマシンコントロール機能に関する構成の一例の概要を示すブロック図である。

マシンガイダンス部５０は、上述の如く、マシンガイダンス機能に関する制御を行う。

マシンガイダンス部５０は、例えば、目標施工面とアタッチメントの先端部、具体的には、エンドアタッチメントの作業部位との距離等の作業情報を、表示装置４０や音出力装置４３等を通じて、キャビン１０内のオペレータに伝える。目標施工面に関するデータは、例えば、上述の如く、記憶装置４７等に予め記憶されている。目標施工面に関するデータは、例えば、基準座標系で表現されている。基準座標系は、例えば、世界測地系である。世界測地系は、地球の重心に原点をおき、Ｘ軸をグリニッジ子午線と赤道との交点の方向に、Ｙ軸を東経９０度の方向に、そして、Ｚ軸を北極の方向にとる三次元直交ＸＹＺ座標系である。オペレータは、施工現場の任意の点を基準点と定め、入力装置４２等を通じて、基準点との相対的な位置関係により目標施工面を設定してもよい。エンドアタッチメントとしてのバケット６の作業部位は、例えば、バケット６の爪先、バケット６の背面等である。また、例えば、エンドアタッチメントとして、バケット６に代えて、ブレーカが採用される場合、ブレーカの先端部が作業部位に相当する。マシンガイダンス部５０は、表示装置４０、音出力装置４３等を通じて、作業情報をキャビン１０内のオペレータに通知し、オペレータによる操作装置２６を通じたショベル１００の操作をガイドする。また、ショベル１００が遠隔操作されている場合、マシンガイダンス部５０は、通信装置Ｔ１を通じて、遠隔操作信号の送信元の外部装置に作業情報を送信してよい。これにより、マシンガイダンス部５０は、外部装置に設置される表示装置や音出力装置等を通じて、ショベル１００の遠隔操作をガイドすることができる。

また、マシンガイダンス部５０は、上述の如く、マシンコントロール機能に関する制御を行う。

マシンガイダンス部５０は、例えば、オペレータの操作に応じて、バケット６の作業部位が所定の目標軌道に沿って移動するように、下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びバケット６の少なくとも一つを自動で動作させる。具体的には、マシンガイダンス部５０は、オペレータが掘削動作に関する操作を行っているときに、目標施工面とバケット６の作業部位（例えば、爪先や背面）とが一致するように、ブーム４、アーム５、及び、バケット６の少なくとも一つを自動的に動作させてよい。また、マシンガイダンス部５０は、例えば、所定の作業対象（例えば、土砂の積み込み対象のダンプトラック６０（図６参照）や、切土や転圧等の施工対象である法面等）に上部旋回体３が正対するように、上部旋回体３を自動で旋回させてもよい。また、マシンガイダンス部５０は、例えば、ショベル１００が所定の経路で移動するように、下部走行体１を自動で走行させてもよい。

マシンガイダンス部５０は、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、バケット角度センサＳ３、機体傾斜センサＳ４、空間認識装置Ｓ６、測位装置Ｐ１、通信装置Ｔ１及び入力装置４２等から情報を取得する。そして、マシンガイダンス部５０は、例えば、取得した情報に基づき、バケット６と所定の作業対象との間の距離を算出し、表示装置４０や音出力装置４３や通信装置Ｔ１を通じて、オペレータに通知してよい。また、マシンガイダンス部５０は、例えば、取得した情報に基づき、エンドアタッチメントの作業部位（例えば、バケット６の爪先や背面等）が目標軌道で移動するように（例えば、目標施工面に沿って移動するように）、アタッチメントの動作を自動的に制御してよい。マシンガイダンス部５０は、マシンガイダンス機能及びマシンコントロール機能に関する詳細な機能構成として、位置算出部５１と、距離算出部５２と、情報伝達部５３と、自動制御部５４とを含む。

位置算出部５１は、所定の測位対象の位置を算出する。例えば、位置算出部５１は、バケット６の爪先や背面等の作業部位の基準座標系における座標点を算出する。具体的には、位置算出部５１は、ブーム角度、アーム角度、及びバケット角度からバケット６の作業部位の座標点を算出する。

距離算出部５２は、２つの測位対象間の距離を算出する。例えば、距離算出部５２は、バケット６の爪先や背面等の作業部位と目標施工面との間の距離を算出する。また、距離算出部５２は、バケット６の作業部位としての背面と目標施工面との間の角度（相対角度）を算出してもよい。

情報伝達部５３は、表示装置４０や音出力装置４３や通信装置Ｔ１等の所定の通知手段を通じて、各種情報をショベル１００のオペレータに伝達（通知）する。情報伝達部５３は、距離算出部５２により算出された各種距離等の大きさ（程度）をショベル１００のオペレータに通知する。例えば、表示装置４０による視覚情報及び音出力装置４３による聴覚情報の少なくとも一方を用いて、バケット６の作業部位と目標施工面との間の距離（の大きさ）をオペレータに伝える。また、情報伝達部５３は、表示装置４０による視覚情報及び音出力装置４３による聴覚情報の少なくとも一方を用いて、バケット６の作業部位としての背面と目標施工面との間の相対角度（の大きさ）をオペレータに伝えてもよい。

具体的には、情報伝達部５３は、音出力装置４３による断続音を用いて、バケット６の作業部位と目標施工面との間の距離（例えば、鉛直距離）の大きさをオペレータに伝える。この場合、情報伝達部５３は、鉛直距離が小さくなるほど、断続音の間隔を短くし、鉛直距離が大きくなるほど、断続音の感覚を長くしてよい。また、情報伝達部５３は、連続音を用いてもよく、音の高低、強弱等を変化させながら、鉛直距離の大きさの違いを表すようにしてもよい。また、情報伝達部５３は、バケット６の作業部位が目標施工面よりも低い位置になった、つまり、目標施工面を超えてしまった場合、音出力装置４３を通じて警報を発してもよい。警報は、例えば、断続音より顕著に大きい連続音である。

また、情報伝達部５３は、バケット６の作業部位と目標施工面との間の距離の大きさやバケット６の背面と目標施工面との間の相対角度の大きさ等を作業情報として表示装置４０に表示させてもよい。表示装置４０は、コントローラ３０の制御下で、例えば、空間認識装置Ｓ６から取り込まれる画像情報（周囲画像）と共に、情報伝達部５３から受信される作業情報を表示する。情報伝達部５３は、例えば、アナログメータの画像やバーグラフインジケータの画像等を用いて、鉛直距離の大きさをオペレータに伝えるようにしてもよい。

自動制御部５４は、ショベル１００の被駆動要素を駆動するアクチュエータを自動的に動作させることで、オペレータによるショベル１００の手動操作を自動的に支援する。具体的には、自動制御部５４は、比例弁３１を制御し、複数の油圧アクチュエータに対応するコントロールバルブ１７内の制御弁に作用するパイロット圧を個別的に且つ自動的に調整する。これにより、自動制御部５４は、それぞれの油圧アクチュエータを自動的に動作させることができる。

自動制御部５４によるマシンコントロール機能に関する制御は、例えば、入力装置４２に含まれる所定のスイッチＮＳが押下された場合に実行されてよい。スイッチＮＳは、例えば、ノブスイッチとして操作装置２６（例えば、アーム５の操作に対応するレバー装置）のオペレータによる把持部の先端に配置されていてもよい。また、ショベル１００の遠隔操作が行われる場合についても、オペレータが使用する遠隔操作用の操作装置（以下、「遠隔操作用操作装置」）に設置される同様のノブスイッチが押し操作された状態で、遠隔操作用操作装置の操作が行われた場合に、マシンコントロール機能が有効になる態様であってよい。以下、スイッチＮＳや遠隔操作用操作装置の同様のスイッチ（以下、包括的にＭＣ（Machine Control）スイッチ）が押下されている場合に、マシンコントロール機能が有効である前提で説明を進める。

例えば、自動制御部５４は、ＭＣスイッチが押下されている場合、オペレータの操作によるショベル１００の掘削作業や整形作業を支援するために、アームシリンダ８の動作に合わせて、ブームシリンダ７及びバケットシリンダ９の少なくとも一方を自動的に伸縮させる。具体的には、自動制御部５４は、オペレータが手動でアーム閉じ操作を行っている場合に、目標施工面とバケット６の爪先や背面等の作業部位とが一致する（接する）ようにブームシリンダ７及びバケットシリンダ９の少なくとも一方を自動的に伸縮させる。この場合、オペレータは、アーム閉じ操作を行うだけで、バケット６の爪先等を目標施工面に一致させながら、アーム５を閉じることができる。

また、自動制御部５４は、ＭＣスイッチが押下されている場合、上部旋回体３を所定の作業対象（例えば、土砂の積み込み対象のダンプトラック６０や施工対象の目標施工面等）に正対させるために旋回油圧モータ２Ａを自動的に回転させてもよい。以下、コントローラ３０（自動制御部５４）による上部旋回体３を目標施工面に正対させる制御を「正対制御」と称する場合がある。これにより、オペレータ等は、ＭＣスイッチを押下するだけで、或いは、ＭＣスイッチが押下された状態で、上部旋回体３を操作するだけで、上部旋回体３を作業対象に正対させることができる。また、オペレータは、ＭＣスイッチを押下するだけで、上部旋回体３を作業対象に正対させ且つダンプトラック６０への排土作業や目標施工面の掘削作業等に関するマシンコントロール機能を開始させることができる。

例えば、ショベル１００の上部旋回体３が作業対象としてのダンプトラック６０に正対している状態は、アタッチメントの先端のバケット６をダンプトラック６０の荷台の長手方向、つまり、ダンプトラック６０の荷台の前後方向の軸に沿って移動させることが可能な状態である。

例えば、ショベル１００の上部旋回体３が作業対象としての目標施工面に正対している状態は、アタッチメントの動作に従い、アタッチメントの先端部（例えば、バケット６の作業部位としての爪先や背面等）を目標施工面の傾斜方向に沿って移動させることが可能な状態である。具体的には、ショベル１００の上部旋回体３が目標施工面に正対している状態は、上部旋回体３の旋回平面に鉛直なアタッチメントの稼動面が目標施工面の法線を含む状態（換言すれば、当該法線に沿う状態）である。

自動制御部５４は、目標施工面（上り法面）に対する正対制御において、例えば、バケット６の爪先の左端の座標点と目標施工面との間の左端鉛直距離（以下、単に「左端鉛直距離」）と、バケット６の爪先の右端の座標点と目標施工面との間の右端鉛直距離（以下、単に「右端鉛直距離」）とが等しくなった場合に、ショベルが目標施工面に正対していると判断する。また、自動制御部５４は、左端鉛直距離と右端鉛直距離とが等しくなった場合（即ち、左端鉛直距離と右端鉛直距離との差がゼロになった場合）ではなく、その差が所定値以下になった場合に、ショベル１００が目標施工面に正対していると判断してもよい。

また、自動制御部５４は、目標施工面（上り法面）に対する正対制御において、例えば、左端鉛直距離と右端鉛直距離との差に基づき、旋回油圧モータ２Ａを動作させてもよい。具体的には、スイッチＮＳが押下された状態でレバー装置２６Ｃが操作されると、上部旋回体３を目標施工面に正対させる方向にレバー装置２６Ｃが操作されたか否かを判断する。例えば、バケット６の爪先と目標施工面（上り法面）との間の鉛直距離が大きくなる方向にレバー装置２６Ｃが操作された場合、自動制御部５４は、正対制御を実行しない。一方で、バケット６の爪先と目標施工面（上り法面）との間の鉛直距離が小さくなる方向に旋回操作レバーが操作された場合、自動制御部５４は、正対制御を実行する。その結果、自動制御部５４は、左端鉛直距離と右端鉛直距離との差が小さくなるように旋回油圧モータ２Ａを動作させることができる。その後、自動制御部５４は、その差が所定値以下或いはゼロになると、旋回油圧モータ２Ａを停止させる。また、自動制御部５４は、その差が所定値以下或いはゼロとなる旋回角度を目標角度として設定し、その目標角度と現在の旋回角度（具体的には、旋回状態センサＳ５の検出信号に基づく検出値）との角度差がゼロになるように、旋回油圧モータ２Ａの動作制御を行ってもよい。この場合、旋回角度は、例えば、基準方向に対する上部旋回体３の前後軸の角度である。

尚、上述の如く、旋回油圧モータ２Ａの代わりに、旋回用電動機がショベル１００に搭載される場合、自動制御部５４は、旋回用電動機を制御対象として、正対制御を行う。

［ショベルの動作継続判定機能］
次に、図６、図７を参照して、本実施形態に係るショベル１００の掘削作業に関する動作継続判定機能について説明する。

＜掘削作業の概要＞
図６は、ショベルの掘削作業を構成する複数の動作（区間）を説明する図である。

図６に示すように、掘削作業は、土砂を掘削しバケット６に収容する掘削動作区間と、ブーム上げ旋回動作区間と、バケット６の土砂をダンプトラック６０に排土（ダンプ）する排土（ダンプ）動作区間と、ブーム下げ旋回動作区間とを含む。

掘削動作区間では、ショベル１００は、オペレータの操作に応じて、前方にアタッチメントを大きく伸ばし（動作状態６１０）、その状態からアーム５を閉じ方向に動作させて（動作状態６２０）、土砂の掘削を開始する。そして、ショベル１００は、オペレータの操作に応じて、引き続き、アーム５を閉じ方向に動作させて、アーム５がある程度閉じた状態（動作状態６３０）で、バケット６を閉じながらブーム４を上げて、バケット６に土砂を収容する（動作状態６４０）。

掘削動作区間が終了すると、オペレータの操作に応じて、ブーム上げ旋回動作区間に移行する。

ブーム上げ旋回動作区間では、ショベル１００は、オペレータの操作に応じて、ブーム４の上げ動作及び上部旋回体３の旋回動作を行い、土砂の積込対象であるダンプトラック６０の荷台６１に正対する状態まで上部旋回体３を旋回させる（動作状態６５０）。この場合、コントローラ３０は、空間認識装置Ｓ６の出力を用いて、ダンプトラック６０及びその位置を認識する。また、空間認識装置Ｓ６がダンプトラック６０及びその位置を認識し、その認識結果がコントローラ３０に取り込まれてもよい。また、コントローラ３０或いは空間認識装置Ｓ６は、ダンプトラック６０の位置だけでなく、荷台６１の底の位置、フロントパネル６２の位置、及びあおり部分の上部に設けられるサイドシート６３の位置等の少なくとも一つを認識してもよい。

ブーム上げ旋回動作区間が終了すると、排土動作区間に移行する。

排土動作区間では、ショベル１００は、オペレータの操作に応じて、アーム５の開き動作及びバケット６の開き動作を行い、バケット６に収容されている土砂をダンプトラックの荷台に排土する。

排土動作区間が終了すると、オペレータの操作に応じて、ブーム下げ旋回動作区間に移行する。

ブーム下げ旋回動作区間では、ショベル１００は、オペレータの操作に応じて、ブーム４の下げ動作及び上部旋回体３の旋回動作を行い、掘削動作に対応する元の位置まで上部旋回体３を旋回させる（動作状態６７０）。

ショベル１００は、オペレータの操作に応じて、掘削動作区間、ブーム上げ旋回動作区間、排土区間、及びブーム下げ旋回動作区間で構成される一連の掘削作業を繰り返し行う。この場合、オペレータは、一連の掘削作業を繰り返しショベル１００に行わせていると、同じ作業の繰り返しであることから、慣れや眠気等が生じて、操作ミス等を起こしてしまう可能性がある。

また、ショベル１００は、自動運転機能（例えば、マシンコントロール機能）によって、一連の掘削作業を行ってもよい。この場合、例えば、ショベル１００は、一連の掘削作業を繰り返している中で、自動運転機能に対応するプログラムのバグ等の異常によって、正規の動作とは異なる動作を自動的に実行してしまう可能性がある。

＜掘削作業に関する動作継続判定機能の詳細＞
図７は、ショベル１００の掘削作業における動作区間ごとに設定される、被駆動要素の動作の許否、動作区間の開始条件、及び動作区間の継続条件の一例を示す図である。

図７に示すように、ショベル１００では、掘削作業を構成する複数の動作区間ごとに、それぞれの被駆動要素の動作の許否が設定される。具体的には、動作区間ごとに、許可される被駆動要素の動作（以下、「許可動作」）と、許可されない（即ち、禁止される）被駆動要素の動作（以下、「禁止動作」）とが設定される。

設定内容は、例えば、コントローラ３０の内部の補助記憶装置やコントローラ３０と通信可能に接続される外部記憶装置等に予め記憶（登録）される。以下、後述する動作開始条件及び動作継続条件の設定内容についても同様であってよい。

コントローラ３０は、例えば、センサＳ１〜Ｓ５や空間認識装置Ｓ６の出力に基づき、ショベル１００の動作を把握し、掘削作業が行われているか否かを判定してよい。また、コントローラ３０は、例えば、操作装置２６の出力（操作信号）や遠隔操作信号に基づき、ショベル１００の操作状態を把握し、掘削作業が行われているか否かを判定してもよい。また、コントローラ３０は、例えば、空間認識装置Ｓ６の出力に基づき、周囲の地形やダンプトラック６０の有無等を把握し、掘削作業が行われているか否かを判定してもよい。また、コントローラ３０は、ショベル１００の動作、操作状態、及びショベル１００の周囲の状況（地形やダンプトラック６０の有無等）を総合的に考慮して、掘削作業が行われているか否かを判定してもよい。また、コントローラ３０は、例えば、入力装置４２や通信装置Ｔ１を通じたオペレータからの所定の操作を受け付けることにより、掘削作業が行われることや掘削作業が終了したことを把握することで、掘削作業が行われているか否かを判定してもよい。

そして、コントローラ３０は、掘削作業が行われている場合、センサＳ１〜Ｓ５や空間認識装置Ｓ６の出力に基づき、ショベル１００の動作を把握し、現在の動作区間を判定したり、動作区間の終了を判定したりしてよい。また、コントローラ３０は、例えば、操作装置２６の出力（操作信号）や遠隔操作信号に基づき、ショベル１００の操作状態を把握し、現在の動作区間を判定したり、動作区間の終了を判定したりしてもよい。また、コントローラ３０は、ショベル１００の動作及び操作状態を総合的に考慮して、現在の動作区間を判定したり、動作区間の終了を判定したりしてもよい。これにより、コントローラ３０は、現在の動作区間を判定し、現在の動作区間に合わせた被駆動要素の動作の許否に関する設定内容を選択したり、動作区間の終了を判定し、次の動作区間に合わせた被駆動要素の動作の許否に関する設定を選択したりすることができる。

コントローラ３０は、例えば、ショベル１００が掘削作業の何れかの動作区間にある場合、禁止動作に対応する操作がされても、当該操作を無効とみなして、比例弁３１に制御指令を出力しないようにしてよい。また、コントローラ３０は、例えば、ショベル１００が掘削作業の何れかの動作区間にある場合、禁止動作に対応する操作がされたときに、当該操作の方向とは反対方向の操作に対応する比例弁３１に制御指令を出力してもよい。操作内容に対応するパイロット圧が制御弁の一方のパイロットポートに作用しても、制御弁の他方のパイロットポートに同じパイロット圧を作用させることで、制御弁を中立位置に維持し、被駆動要素の禁止動作を抑制できるからである。また、自動運転機能によって、禁止動作に対応する制御指令が比例弁３１に出力される場合についても、コントローラ３０は、これらと同様の制御を行ってよい。これにより、コントローラ３０は、一連の掘削作業を構成する複数の動作区間ごとの禁止動作の設定の実効性を担保することができる。

掘削動作区間では、ブーム４の上げ動作及び下げ動作、アーム５の上げ動作及び下げ動作、バケット６の上げ動作及び下げ動作は許可される。掘削動作は、ブーム４、アーム５、及びバケット６により構成されるアタッチメント全体の動作により実現されるからである。

一方、掘削動作区間では、上部旋回体３の旋回動作が許可されない（即ち、禁止される）。掘削動作において、上部旋回体３の旋回動作は不要であり、且つ、上部旋回体３が旋回してしまうと、地面からの反力がバケット６に作用し、ショベル１００の姿勢状態を不安定にしてしまう可能性があるからである。これにより、掘削動作区間において、オペレータが誤って旋回操作をしてしまった場合や自動運転機能の異常により上部旋回体３の旋回動作に対応する制御指令が出力されてしまった場合であっても、上部旋回体３の旋回停止状態を維持できる。そのため、一連の掘削作業が繰り返し行われる場合に、掘削動作区間でのショベル１００の安全性を向上させることができる。

尚、掘削動作区間において、上部旋回体３の旋回動作が禁止される代わりに、上部旋回体３の操作内容や自動運転機能による制御指令に対する動作が通常よりも相対的に遅くなる態様で、ショベル１００の旋回動作が制限されてもよい。また、掘削動作区間において、ショベル１００の旋回動作が禁止される代わりに、上部旋回体３の操作内容や自動運転機能による制御指令に対する動作量が通常よりも相対的に小さくなる態様で、ショベル１００の旋回動作が制限されてもよい。即ち、旋回停止状態を維持する形で上部旋回体３の動作が制限される代わりに、旋回動作は許容しつつ、その動作速度や動作量を制限する形で上部旋回体３の動作が制限されてもよい。以下、他の動作区間の禁止動作についても同様であってよい。

また、ブーム上げ旋回動作区間では、上部旋回体３の旋回動作、及びブーム４の上げ動作が許可される。

一方、ブーム上げ旋回動作区間では、ブーム４の下げ動作、アーム５の開閉動作、及びバケット６の開閉動作が許可されない（即ち、禁止される）。ブーム上げ旋回動作において、これらの動作は不要だからである。また、ブーム上げ旋回動作では、アタッチメントがダンプトラック６０に近づく方向に、上部旋回体３が旋回するため、ブーム４の上げ動作以外のアタッチメントの動作が行われると、ダンプトラック６０とアタッチメントとの接触等が発生してしまう可能性があるからである。また、ブーム上げ旋回動作において、ブーム４の上げ動作以外のアタッチメントの動作が行われると、バケット６に収容されている土砂がこぼれてしまう可能性もあるからである。これにより、ブーム上げ旋回動作区間において、例えば、オペレータが禁止動作に対応する誤操作を行った場合に、上部旋回体３の旋回動作及びブーム４の上げ動作以外の不要な動作が行われないようにすることができる。また、自動運転機能の異常により禁止動作に対応する制御指令が出力された場合についても同様の効果が得られる。そのため、一連の掘削作業が繰り返し行われる場合に、ブーム上げ旋回動作区間でのショベル１００の安全性を向上させることができる。

また、排土動作区間では、ブーム４の上げ動作、アーム５の開き動作、及びバケット６の開き動作が許可される。排土動作は、アーム５の開き動作及びバケット６の開き動作により実現されるからである。また、排土動作時に、バケット６をダンプトラック６０の荷台から離すために、ブーム４を上げる場合もありうるからである。

一方、排土動作区間では、ブーム４の下げ動作、アーム５の閉じ動作、及びバケット６の閉じ動作が許可されない（即ち、禁止される）。排土動作において、これらの動作が不要だからである。また、排土動作では、ダンプトラック６０の荷台の上方でバケット６の位置を移動させるため、これらの動作が行われると、バケット６の位置が下がって、荷台に接触する可能性もありうるからである。これにより、排土動作区間において、例えば、オペレータが禁止動作に対応する誤操作を行った場合に、不要な動作が行われないようにすることができる。また、自動運転機能の異常により禁止動作に対応する制御指令が出力された場合についても同様の効果が得られる。そのため、一連の掘削作業が繰り返し行われる場合に、排土動作区間でのショベル１００の安全性を向上させることができる。

ブーム下げ旋回動作区間では、上部旋回体３の旋回動作、ブーム４の下げ動作、アーム５の開閉動作、及びバケット６の開閉動作が許可される。ブーム下げ旋回動作では、次の掘削動作区間に備えて、アーム５やバケット６を動作させる場合があるからである。また、ブーム下げ動作区間では、ブーム上げ旋回動作の場合と異なり、アタッチメントがダンプトラック６０から離れる方向に、上部旋回体３が旋回するため、アタッチメントが動作してもダンプトラック６０との接触が問題になる可能性が低いからである。

一方、ブーム下げ旋回動作区間では、ブーム４の上げ動作が許可されない（即ち、禁止される）。これにより、ブーム下げ旋回動作区間において、例えば、オペレータが誤ってブーム上げ操作をしてしまった場合に、不要なブーム４の上げ動作が行われないようにすることができる。また、自動運転機能の異常によりブーム４の上げ動作に対応する制御指令が出力された場合についても同様の効果が得られる。そのため、一連の掘削作業が繰り返し行われる場合に、ブーム下げ旋回動作区間でのショベル１００の安全性を向上させることができる。

また、図７に示すように、ショベル１００では、一連の掘削作業を構成する複数の動作区間のうち、ブーム上げ旋回動作区間、排土動作区間、及びブーム下げ旋回動作区間に対して、それぞれの動作区間の開始条件が設定される。

尚、掘削動作区間についても、ブーム下げ旋回動作区間からの移行時に適用される形の開始条件が設定されてもよい。

コントローラ３０は、一連の掘削作業における何れかの動作区間が終了すると、次の動作区間に開始条件が設定されている場合、次の動作区間の開始条件が成立しているか否かを判定する。そして、コントローラ３０は、開始条件が成立している場合、次の動作区間の開始を許可する。具体的には、コントローラ３０は、次の動作区間の許可動作及び禁止動作の設定内容に基づき、次の動作区間に対応するショベル１００の動作を許可する。

一方、コントローラ３０は、次の動作区間の開始条件が成立していない場合、次の動作区間の開始を許可しない。具体的には、コントローラ３０は、前の動作区間の許可動作及び禁止動作の設定内容が有効な状態を継続させる。例えば、ブーム上げ旋回動作の開始条件が成立していない場合、掘削動作に対応する許可動作及び禁止動作の設定内容が有効になるため、ショベル１００は、旋回動作を行うことができず、ブーム上げ旋回動作を開始することができない。また、排土動作の開始条件が成立していない場合、ブーム上げ旋回動作に対応する許可動作及び禁止動作の設定内容が有効になるため、ショベル１００は、アーム５及びバケット６の開き動作を行うことができず、排土動作を開始することができない。また、ブーム下げ旋回動作の開始条件が成立していない場合、排土動作に対応する許可動作及び禁止動作の設定内容が有効になるため、ショベル１００は、旋回動作を行うことができず、ブーム下げ旋回動作を開始することができない。これにより、コントローラ３０は、次の動作区間の開始条件が成立しない限り、ショベル１００が次の動作区間に移行できないようにすることができる。

また、コントローラ３０は、次の動作区間の開始条件が成立していない場合、表示装置４０や音出力装置４３を通じて、オペレータに開始条件が成立していないことを通知してもよい。また、コントローラ３０は、ショベル１００が遠隔操作されている場合、通信装置Ｔ１を通じて、オペレータに向けた同様の通知情報を外部装置に送信してもよい。これにより、オペレータは、次の動作区間に移行できない理由を把握することができるため、ショベル１００の安全性を確保しつつ、オペレータの違和感を解消させることができる。また、コントローラ３０は、開始条件を満足させるための操作をオペレータに促し、開始条件を満足させるように仕向けることができる。

ブーム上げ旋回動作区間の開始条件は、"バケット６が地切りしている（バケット６が地面から離れている）こと"及び"バケット角度が所定角度よりも閉じていること"である。バケット６が地面から離れていない状態で上部旋回体３が旋回動作を開始し、地面からの反力でショベル１００の姿勢状態が不安定になってしまうような事態を抑制することができる。また、バケット６がある程度閉じていない状態で上部旋回体が旋回動作を開始し、バケット６から土砂がこぼれてしまうような事態を抑制することができる。そのため、一連の掘削作業が行われる場合に、掘削動作からブーム上げ旋回動作への移行時におけるショベル１００の安全性を向上させることができる。

コントローラ３０は、例えば、ブーム角度、アーム角度、及びバケット角度の測定値に基づき、バケット６の位置（作業部位の位置）を算出することによって、バケット６が地切りしているか否かを判定してよい。また、コントローラ３０は、例えば、空間認識装置Ｓ６（具体的には、前方認識センサＳ６Ｆ）の出力に基づき、バケット６が地切りしているか否かを判定してもよい。また、コントローラ３０は、例えば、バケット角度の測定値に基づき、バケット角度が所定角度よりも閉じているか否かを判定してよい。また、コントローラ３０は、空間認識装置Ｓ６（前方認識センサＳ６Ｆ）の出力に基づき、バケット角度が所定角度よりも閉じているか否かを判定してもよい。

排土動作区間の開始条件は、"バケット６がダンプトラック６０の荷台の上にあること"である。これにより、バケット６がダンプトラック６０の荷台の上にない状態で、バケット６に収容された土砂が排土されてしまう事態を抑制することができる。そのため、一連の掘削作業が行われる場合に、ブーム上げ旋回動作から排土動作への移行時におけるショベル１００の安全性を向上させることができる。

コントローラ３０は、例えば、空間認識装置Ｓ６（前方認識センサＳ６Ｆ）の出力（画像情報）に基づき、バケット６がダンプトラック６０の上にあるか否かを判定してよい。また、コントローラ３０は、例えば、ブーム角度、アーム角度、バケット角度、及び旋回角度の測定値に基づき、バケット６の位置（作業部位の位置）を算出する。そして、コントローラ３０は、掘削作業開始時に、空間認識装置Ｓ６の出力から算出されたダンプトラック６０の位置（荷台６１の底部、フロントパネル６２、サイドシート６３等の位置）と比較してもよい。

ブーム下げ旋回動作区間の開始条件は、"バケット６内に残土がないこと"である。これにより、バケット６に残土がある状態で、上部旋回体３が旋回し、土砂が飛散してしまうような事態を抑制することができる。そのため、一連の掘削作業が行われる場合に、排土動作からブーム下げ旋回動作への移行時におけるショベル１００の安全性を向上させることができる。また、ブーム下げ旋回動作区間の開始条件には、"バケット６が所定角度より開いていること"が含まれてもよい。

また、図７に示すように、ショベル１００では、一連の掘削作業を構成する複数の動作区間のうち、ブーム上げ旋回動作区間に対して、動作区間の継続条件が設定される。

コントローラ３０は、ショベル１００の動作がブーム上げ旋回動作区間にある場合、継続条件が成立しているか否かを判定する。そして、コントローラ３０は、継続条件が成立している場合、ブーム上げ旋回動作の継続を許可する。具体的には、コントローラ３０は、ブーム上げ旋回動作に対応する許可動作及び禁止動作の設定内容が有効な状態を継続させる。

一方、コントローラ３０は、継続条件が成立していない場合、ブーム上げ旋回動作区間の継続を禁止し、ブーム上げ旋回動作を一時停止させる。具体的には、コントローラ３０は、ブーム下げ旋回動作区間に対応する許可動作及び禁止動作の設定内容を一時的に無効とし、継続条件を成立させるために必要な被駆動要素の動作だけを許可し、その他の動作を禁止する。

ブーム上げ旋回動作区間の継続条件は、"バケット６の地面からの高さが所定高さ以上であること"である。当該継続条件は、例えば、ダンプトラック６０とバケット６との距離がある程度近くなった場合（例えば、当該距離が所定距離以下になった場合や動作区間の開始からの上部旋回体３の旋回角度が所定閾値以上になった場合）に、適用されてよい。また、当該継続条件の所定高さは、動作区間の開始からの上部旋回体３の旋回角度等に応じて、可変される（具体的には、旋回角度の増加に応じて大きくなる）態様であってもよい。これにより、バケット６の地面からの高さがダンプトラック６０の荷台の最上端よりも低い状態で、ダンプトラック６０に接近し、ダンプトラック６０とバケット６が衝突してしまう事態を抑制することができる。そのため、一連の掘削作業が行われる場合に、ブーム上げ旋回動作区間におけるショベル１００の安全性を更に向上させることができる。

コントローラ３０は、ブーム上げ旋回動作区間の継続条件が成立していない場合、全ての被駆動要素の動作のうち、ブーム４の上げ動作だけを許可してよい。これにより、例えば、オペレータは、ブーム上げ操作を行い、バケット６の地面からの高さを上昇させて、継続条件を満足させることができる。そのため、コントローラ３０は、ブーム４の上げ動作に伴い、継続条件が成立すると、ブーム上げ動作の継続を許可し、ショベル１００は、オペレータの操作に応じて、再度、ブーム上げ旋回動作を再開することができる。

また、掘削動作区間、排土動作区間、及びブーム下げ旋回動作区間について、継続条件が設定されてもよい。

例えば、排土動作区間の継続条件は、"バケット６がフロントパネル６２から所定距離以上離間していること"を含んでよい。また、排土動作区間の継続条件は、"バケット６が荷台６１の底から所定の高さ以上にあること"を含んでもよい。また、排土動作区間の継続条件は、"ダンプトラック６０が停車している（即ち、車速が略ゼロである）こと"を含んでもよい。

このように、本実施形態では、ショベル１００（コントローラ３０）において、掘削作業に対応する一連の複数の動作区間ごとに、動作が制限される部位（被駆動要素）が設定される。

これにより、オペレータの誤操作や自動運転機能の異常等によって、それぞれの動作区間で不要な被駆動要素の動作が実行されてしまうような事態を抑制することができる。そのため、一連の複数の動作区間が繰り返し行われる場合におけるショベル１００の安全性を向上させることができる。

また、本実施形態では、ショベル１００（コントローラ３０）において、動作区間（例えば、ブーム上げ旋回動作区間、排土動作区間、及びブーム下げ旋回動作区間）の開始条件が設定される。

これにより、ショベル１００の安全性の観点から開始条件が設定されることで、ショベル１００の安全性が確保されていない状態で、次の動作区間にショベル１００が移行できないようにすることができる。そのため、一連の複数の動作区間が繰り返し行われる場合におけるショベル１００の安全性を更に向上させることができる。

また、本実施形態では、ショベル１００において、動作区間（例えば、ブーム上げ旋回動作区間）における動作の継続条件が設定される。

これにより、ショベル１００の安全性の観点から継続条件が設定されることで、ショベル１００の安全性が確保されていない状態で、現在の動作区間が継続できないようにすることができる。そのため、一連の複数の動作区間が繰り返し行われる場合におけるショベル１００の安全性を更に向上させることができる。

尚、本実施形態では、ショベル１００の掘削作業を構成する一連の複数の動作区間ごとに、動作が制限される被駆動要素、動作区間の開始条件、及び動作区間の継続条件が設定されるが、他の作業に対応する一連の複数の動作区間に対しても同様の設定がなされてよい。例えば、排土山の土砂をダンプトラックに積み込む積込作業や、バケット６を往復移動させながら、バケット６の爪先や背面で地面の細かな凹凸を均す仕上作業等に含まれる一連の複数の動作区間に対して、同様の設定がなされてよい。

以上、本発明を実施するための形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１ 下部走行体
１Ｌ，１Ｒ 走行油圧モータ
２Ａ 旋回油圧モータ
３ 上部旋回体
４ ブーム
５ アーム
６ バケット
７ ブームシリンダ
８ アームシリンダ
９ バケットシリンダ
２６ 操作装置
２６Ａ〜２６Ｃ レバー装置
３０ コントローラ
５０ マシンガイダンス部
６０ ダンプトラック
１００ ショベル

Claims (7)

1. 予め規定される一連の複数の動作区間ごとに、動作が制限される部位が設定される、
   ショベル。
2. 前記動作区間の開始条件が設定される、
   請求項１に記載のショベル。
3. 前記動作区間における動作継続条件が設定される、
   請求項１又は２に記載のショベル。
4. 前記複数の動作区間には、一連の掘削作業に含まれるブーム上げ旋回動作に対応する動作区間が含まれ、
   前記ブーム上げ旋回動作に対応する動作区間の前記開始条件は、バケットが地切りしており且つ前記バケットが所定の角度より閉じていることである、
   請求項２に記載のショベル。
5. 前記複数の動作区間には、一連の掘削作業に含まれるブーム上げ旋回動作に対応する動作区間が含まれ、
   前記ブーム上げ旋回動作に対応する動作区間の前記動作継続条件は、バケットが所定の高さより上がっていることである、
   請求項３に記載のショベル。
6. 前記複数の動作区間には、一連の掘削作業に含まれる排土動作に対応する動作区間が含まれ、
   前記排土動作に対応する動作区間において、ブームの下げ方向への動作を制限する設定がされる、
   請求項１乃至５の何れか一項に記載のショベル。
7. 前記複数の動作区間には、一連の掘削作業に含まれるブーム下げ旋回動作に対応する動作区間が含まれ、
   前記ブーム下げ旋回動作に対応する動作区間の前記開始条件は、バケット内に残土がないことである、
   請求項２又は４に記載のショベル。

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